Huid zit vol met futuristische memristoren

Share Button

Memristoren beloven elektronica zoals we die kennen behoorlijk op zijn kop te zetten. De eerste proof-of-concept memristor – een elektronisch onderdeel dat tegelijkertijd weerstand en geheugen is – dateert pas van het jaar tweeduizend. Zoals wel vaker blijkt de natuur ons miljoenen  jaren voor te zijn geweest. Onderzoekers vonden namelijk memristoren in onze huid…

Wat zijn  memristoren?
Memristor is een samentrekking van de woorden “memory”  en “resistor”. Een weerstand met een geheugeneffect dus. Dit geheugeneffect bestaat uit het dalen van de weerstand als er veel spanning op een memristor staat of stroom in een bepaalde richting door een memristor heen loopt. Loopt de stroom de andere kant op, dan stijgt de weerstand van de memristor juist.

Alle elektronica bestaat uit drie fundamentele onderdelen. De weerstand (die stroom afremt), de condensator (die elektrische lading opslaat) en de spoel (die een magnetisch veld opwekt). Deze zijn al langer dan een eeuw bekend. De memristor is de eerste fundamenteel-nieuwe toevoeging aan dit drietal.

De eerste functionerende memristor ziet er zo uit onder een elektronenmicroscoop.

De eerste functionerende memristor ziet er zo uit onder een elektronenmicroscoop.

Memristoren bestaan maar sinds kort. Het mogelijk bestaan van memristoren werd begin zeventiger jaren voorspeld door vaste-stoffysicus Leon Chua op de Califorische universiteit Berkeley. De eerste praktische en functionerende memristor dateert van 2008 en is extreem klein, enkele tientallen nanometers.

Bijzonder aan memristoren is dat ze ook als de stroom wordt uitgeschakeld, hun weerstandswaarde behouden. Ze dienen dus tegelijkertijd als geheugenonderdeel, diode en elektrische weerstand. Ze vormen de droom voor elektronici omdat ze meerdere functies tegelijk vervullen. De elementaire magnetische gebiedjes die nu in harde schijven voor informatieopslag worden gebruikt, moeten namelijk door een ander onderdeel (een spoeltje) ingesteld en afgelezen worden. Memristoren beloven daarom extreem energiezuinige, compacte en veelzijdige computers en elektronica op te leveren.

Memristoren bieden daarnaast de mogelijkheid voor totaal nieuwe elektronica en vormen wellicht de missing link om neurale netwerken (zoals onze hersenen) rechtstreeks in elektronica te kunnen verwezenlijken. Kortom: voor een compleet nieuwe computerarchitectuur. Ook voor zenuwcellen geldt namelijk dat ze meer synapsen – verbindingen – aanmaken als ze veel worden gebruikt. Dit effect is enigszins te vergelijken met het dalen van de weerstand bij memristors waar veel stroom doorheen loopt in de juiste richting. Elektronici moeten nog leren om om te gaan met dit element, maar naar verwachting zullen er veel toepassingen voor dit unieke en zeer veelzijdige componentje ontwikkeld worden, zoals al eerder met de laser gebeurd is.

Kortgeleden is ontdekt dat de zweetporiën van onze huid zich net zo gedragen als een memristor.
Dat (zout, dus elektrisch geleidend) zweet de elektrische weerstand van onze huid zeer sterk beïnvloedt, is al langer bekend. Op dit principe berust de leugendetector. Als een verdachte letterlijk het koude angstzweet uitbreekt, neemt zijn elektrische weerstand af. De polygraaf registreert dan een piek. Dit werkt overigens niet bij psychopaten, omdat zij emotioneel niet geraakt worden door hun misdaden.
Nu blijkt de huid ook net als een memristor te “onthouden” of er eerder een positieve of negatieve spanning over de huid heeft gestaan: de huid wordt meer geleidend als er eerder een negatieve spanning op heeft gestaan en juist minder geleidend andersom.

Dit komt omdat de positieve ionen in zweet (voornamelijk natriumionen) aan worden getrokken door de negatieve spanning en zo de zweetporie vullen met vloeistof. Hierdoor daalt de weerstand. De weerstand stijgt als het vloeistoflaagje door positieve spanning omlaag wordt geduwd.

Gevolgen
Memristors worden steeds meer gezien als een essentieel onderdeel van “denkende” elektronica. Misschien dat tot nu toe onverklaarde “lerende” vermogens van wezens zonder zenuwstelsel als amoebes kunnen worden verklaard door memristieve effecten (die ook in amoebes zijn aangetoond). Zou niet een groot deel van het denken van eenvoudige organismes (en wat dat betreft: ook ingewikkelder, zoals mensen) gebruik kunnen maken van dit principe? Uit diverse onderzoeken blijkt dat sommige mensen gevoelig zijn voor zwakke elektrische invloeden in de omgeving. Zou dit memristieve gedrag van de huid deze gevoeligheid versterken? Zou dit misschien ook invloed kunnen hebben op de sensaties die mensen ervaren als ze door iemand worden aangeraakt of gemasseerd? Kortom: deze ontdekking roept veel zeer interessante vragen op…

Bron: New Scientist, Springer Links

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

4 reacties

  1. Barry schreef:

    Als het zich gaat om het feit dat sommige mensen gevoelig zijn voor zwakke electrische invloeden uit de omgeving heb ik wel een interessant voorbeeld, het is bewezen dat er mensen zijn die water kunnen vinden door middel van een stokje, het befaamde wichelroedelopen. Wat nog niet bewezen is, is de werking hiervan. Ik denk namelijk dat deze mensen zichzelf geleerd hebben om er een stok voor te gebruiken maar dat het eigenlijk een overbodig hulpmiddel is. Ik vermoed dat de memristors, oftewel het spiergeheugen, ervoor verantwoordelijk is dat ze gevoelig zijn voor aardmagnetische invloeden en stromingen en dus ook automatisch voor stromend water.
    Ik kan hier nog wel veel meer voorbeelden neerzetten die volgens mijn vermoedens te maken hebben met memristors maar dat laat ik even over aan de verbeelding van de lezer.

  2. Julie schreef:

    De galvanic skin response (GSR) heeft betrekking op de electrische weerstand van de huid, voornamelijk van de handpalm, die verband houdt met de activiteit van de zweetklieren. Die weerstand is een gevoelige indicator voor algemene activatie. De GSR en andere indicaties voor autonome activiteit maken deel uit van de polygrafische test, ook wel leugendetectortest genoemd. Het registreert de autonome activatie die veroorzaakt wordt door bepaalde vragen of sleutelzinnen. De autonome activatie wordt op diverse manieren vastgelegd: een band rond de borst meet het tempo van de ademhaling, aan de hand bevestigde electroden meten de GSR, en een armband meet bloeddruk en polsslag. De reacties op de kritische vragen worden dan vergeleken met reacties op neutrale vragen en met vragen die waarschijnlijk ook een emotionele reactie oproepen maar niet van belang zijn voor de betreffende zaak.
    Er is twijfel ten aanzien van de veronderstelling waarop de hele onderneming is gebaseerd.(Smith, Podlesney en Raskin, Lykken)

  1. 23 maart 2011

    […] voor informatie. Je kan ze misschien nog wel het beste vergelijken met de futuristische memristoren. Ook de signaaloverdracht tussen neuronen is totaal anders dan tussen computeronderdelen. Weliswaar […]

  2. 17 april 2011

    […] weerstand verandert als er eerder stroom doorheen heeft gevloeid. In principe is het mogelijk met memristors een ‘denkend’ neuraal netwerk te vormen, waarmee de amoebe over een primitief lerend […]

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger